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Les physiciens se tournent vers de superbes aurores pour découvrir le fonctionnement de l'énergie dans l'espace


Des millions de visiteurs recherchent la meilleure vue d'une aurore chaque année. Cependant, les chercheurs commencent à regarder de plus près le spectacle coloré. Les physiciens soupçonnent que les aurores boréales pourraient donner des informations clés sur la physique de l'espace.

Une nouvelle étude a révélé que les aurores fonctionnent comme des écrans de télévision, montrant ce qui s’est passé à des millions de kilomètres du champ magnétique terrestre. Souvent appelées aurores boréales, les aurores se forment lorsque des particules chargées du soleil lors d'une éruption solaire entrent en collision avec le bouclier magnétique de la Terre. Ces collisions font passer les électrons à un état de haute énergie. Les électrons libèrent un photon (lumière) lorsqu'ils tombent à un état d'énergie plus faible, conduisant aux éclats de lumière qui composent les aurores.

Explorer les changements d'énergie d'une aurore explosive

L'étude a été menée par une équipe de l'University College London en collaboration avec l'Université de Reading. Les équipes ont observé à distance une aurore changeante pour explorer la physique derrière pourquoi, quand et comment l'énergie est libérée lorsque l'aurore change de manière explosive.

"Quelque part dans l'énorme volume d'espace dans lequel s'étend la magnétosphère terrestre, cette libération d'énergie se produit via une instabilité qui est vraiment difficile à localiser. Ils provoquent des sous-tempêtes par lesquelles des particules chargées surfent dans l'atmosphère terrestre sur des ondes électromagnétiques, libérant de grandes quantités d'énergie et s'éclairant. l'aurore », a déclaré Jonathan Rae de l'UCL Space & Climate Physics. Rae était également l’un des auteurs de l’étude.

"En étudiant de près les aurores boréales, nous pouvons cartographier les endroits où se produisent les instabilités dans l'espace et étudier la physique qui les cause. C'est beaucoup plus efficace que d'essayer d'observer de vastes zones de l'espace."

Pour mener leurs observations, les physiciens ont scanné de grandes parties du ciel et ont identifié les aurores qu'ils voulaient couvrir - Poker Flats en Alaska. Ils ont utilisé les données de la caméra de l'Observatoire multi-spectral des EM-CCD sensibles (MOOSE) qui a suivi l'événement Aurora 2012 pendant quatre minutes.

Alors que quatre minutes de données peuvent sembler peu longues, le temps était suffisant pour que les scientifiques obtiennent des données substantielles.

Analyser la physique derrière les aurores

Les équipes ont ensuite traité les données pour rechercher des indices sur la formation de l'aurore. En comparant les notes sur cette formation avec les théories de l’équipe, ils ont pu préciser où était l’instabilité dans l’espace qui avait causé l’aurore.

"Nous avons montré qu'il est possible d'étudier les aurores uniquement pour découvrir où se trouvent les instabilités dans l'espace, ce qui n'a jamais été fait auparavant", a expliqué le co-auteur Colin Forsyth avec UCL Space & Climate Physics.

"Notre méthode nous permet de prédire quelle est l'instabilité et où elle se situe dans l'espace. En fait, la région que nous avons identifiée est incroyablement petite en termes d'espace - seulement une petite fraction du volume de la Terre - et nous espérons pour l'étudier plus en détail à l'aide de vaisseaux spatiaux qui traversent la zone. "

Avant cette étude, les chercheurs ne pouvaient décrire que les aurores et les événements qui les décrivaient. Cependant, la nouvelle étude marque la première fois qu'une analyse physique approfondie a été effectuée sur la physique derrière les événements.

«Surtout, nos travaux ont permis aux scientifiques de travailler avec plus de physique. Toute une gamme de modèles théoriques peuvent être testés et affinés en fonction des caractéristiques physiques que nous avons capturées», a ajouté le co-auteur Clare Watt de l'Université de Reading.

«Ce que nous avons rapporté a échappé aux scientifiques depuis que les aurores ont été décrites pour la première fois dans les années 1960 et bien que nous utilisions la Terre comme notre laboratoire le plus proche, les résultats s'appliqueront à d'autres événements ailleurs dans le système solaire. et découvrir ce qui le rend instable », a conclu Rae.


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